氧化膜对6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响

对6 mm厚的6082-T6铝合金进行两种表面处理然后实施搅拌摩擦焊接,研究了对接面氧化膜对接头组织和疲劳性能的影响。结果表明,进行速度为1000 mm/min的高速焊接时,对接面未打磨和打磨的接头焊接质量都良好,接头强度系数达到81%;两种接头的疲劳性能基本相同,疲劳强度均为100 MPa;少数样品在焊核区外断裂,大部分样品在热影响区断裂。与接头相比,两种接头焊核区的疲劳性能有所提高,均为110 MPa,在疲劳测试中裂纹并未沿“S”线萌生和扩展。     

焊后热处理对7055-0.1Sc铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能的影响

对11 mm厚的7055-0.1Sc-T4铝合金板材进行搅拌摩擦焊接，研究了焊后热处理对接头的组织和力学性能的影响。结果表明，热处理前接头的硬度分布呈“W”形，接头前进侧和后退侧都有一个最低硬度区，强度系数为63.0%～73.8%，拉伸断口位于后退侧最低硬度区。焊后人工时效(120℃×24 h)热处理使焊核的硬度提高，但是不改变接头最低硬度区的硬度，对拉伸性能和断裂行为的影响甚微。焊后的固溶(470℃×1.5 h+水淬)+人工时效(120℃×24 h)(T6)热处理不改变低焊速接头的晶粒组织，但是使高焊速接头焊核区底部的晶粒异常长大；T6热处理使接头各区域原有的沉淀相溶解，重新生成细小均匀的η’和η(MgZn₂)沉淀相，使其硬度显著提高；T6热处理使接头沿“S”线附近出现微小的孔洞、在拉伸过程中沿“S”线开裂、其抗拉强度比焊接态大幅度提高，达到母材强度的87%，但是其塑性严重降低。     

转速对水下搅拌摩擦焊接7A04-T6铝合金组织与性能的影响

对7A04-T6铝合金板进行水下搅拌摩擦焊接(FSW),研究转速对水下FSW接头组织和力学性能的影响。结果表明:水下FSW接头的硬度最小值均位于热机械影响区。高转速条件下(950r/min)接头的硬度分布呈现"W"形,焊核区平均硬度值高于低转速条件下(475,600,750r/min)接头的硬度值。当焊速恒定为235mm/min,转速从475r/min提高到750r/min时,接头焊核区的析出相随转速的增大逐渐粗化,接头抗拉强度系数从89.71%降低到82.33%;当转速升高到950r/min时,析出相发生固溶时效,呈现细小弥散的分布特征,接头的强度系数提高到89.04%。接头具有较高的应变硬化能力,塑性伸长率较高。水下FSW接头的拉伸断口均呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。     

2060搅拌摩擦焊对接接头显微组织与析出相分析

选用Al-Li-Cu-Mg系铝锂合金2060,开展搅拌摩擦焊对接接头显微组织与析出相演变规律研究.搅拌摩擦焊对接接头,呈现典型的母材、热影响区、热机影响区和焊核区四区分布特点.母材为双向板条组织,在α板条中有大量三角形AlCu2Mn化合物析出,但在其它相区,当受到热影响时,该相消失;热影响区组织粗大,热机影响区晶粒受到机械力作用,前进侧拉长,后退侧破碎;焊核区为等轴晶组织,出现了高温析出相AlxCuxMn,均布于整个焊核区域.接头显微硬度在母材区最高,热影响区最低,焊核区低于母材,稳定在115 HV.     

2060搅拌摩擦焊对接接头显微组织与析出相分析

本文选用Al-Li-Cu-Mg系铝锂合金2060,开展搅拌摩擦焊对接接头显微组织与析出相演变规律研究.搅拌摩擦焊对接接头,呈现典型的母材、热影响区、热机影响区和焊核区四区分布特点.母材为双向板条组织,在α板条中有大量三角形AlCu2Mn化合物析出,但在其它相区,当受到热影响时,该相消失;热影响区组织粗大,热机影响区晶粒受到机械力作用,前进侧拉长,后退侧破碎;焊核区为等轴晶组织,出现了高温析出相AlxCuxMn,均布于整个焊核区域.接头显微硬度在母材区最高,热影响区最低,焊核区低于母材,稳定在115 HV.     

焊后时效对7046铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

对厚度为3.5mm的7046铝合金挤压板材进行搅拌摩擦焊接并对焊接接头进行人工时效,研究了焊后时效对接头力学性能的影响.结果 表明,焊接接头时效前的硬度分布大致呈"W"形,抗拉强度为406.5 MPa,焊接系数为0.8,拉伸时在后退侧热影响区与热机影响区的过渡位置出现断裂,此处的硬度值最低,断裂面上有大量的韧窝;进行1...     

6082铝合金FSW焊接接头的组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金FSW焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究.结果表明,以转速1500r/min、焊速600mm/min的参数焊接6082铝合金时,其接头具有较好的抗拉性能,板厚6mm和3mm焊接接头的抗拉强度分别为母材的77.23%和78.86%;正弯断裂位置集中在HAZ处,角度约90°,背弯断裂位置集中在焊缝中心,角度较小;硬度试验显示两侧热影响区处均软化;6082铝合金FSW焊接接头焊核区和轴肩影响区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶组织,热机影响区组织发生了较大程度的变形;热影响区仅受热循环的作用,组织略有粗化.     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头断裂机制

对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头进行力学性能实验.拉伸、疲劳实验结果显示,AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头抗拉强度可以达到母材强度的92.9%,断裂位置在前进面的机械热影响区,认为是前进面机械热影响区不均匀的层状组织和应力集中作用的结果.扫描电镜显示:断口有明显的撕裂纹和纤维状组织.     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能分析

目的 研究7020铝合金搅拌摩擦焊(FSW)的结构和机械性能。方法 采用搅拌摩擦焊对铝板进行对接焊试验,具体形式为单面焊双面成型。采用拉伸机和显微维氏硬度仪对试样进行力学性能测试;利用蔡司金相、光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究母材和焊接接头的微观组织。结果 在硬度上,母材>热影响区>焊核区,热影响区平均硬度约为94HV,母材平均硬度为99HV,焊核区平均硬度最低为78HV,焊核区出现“S”缺陷,在一定程度上弱化了焊核区性能;7020铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度为235 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.67,伸长率为7%,焊接系数可以达到73.8%;母材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为278 MPa,屈强比为0.86,伸长率为25%;焊接接头中心显微组织主要由胞状树枝晶体组成,显微结晶依次呈现为平面晶、胞状晶、树枝状晶、等轴晶;铝合金母材和焊接接头的金属相组成均为α?Al+Mg2Si;焊接接头断口呈现比较明显的韧性断裂特征。结论 铝合金搅拌摩擦焊可以获得性能比较优良的焊接接头,为其他铝合金材料的FSW焊接提供技术参考。     

Ti-22Al-25Nb合金惯性摩擦焊接头显微组织与力学性能EI北大核心CSCD

采用惯性摩擦焊技术焊接Ti-22Al-25Nb合金,研究热处理前后焊接接头微观组织和显微硬度的变化,分析接头在650℃和750℃高温拉伸力学性能.结果表明:接头原始态焊合区由B2相和极少量残余α2相构成,热处理后焊合区由B2相和O相构成,O相由B2相直接相变产生,相变过程无成分变化.原始态焊合区的显微硬度高于母材,780℃/3 h热处理后焊合区的显微硬度陡升,大量析出的细小O相促进硬度升高,800℃/3 h热处理后焊合区显微硬度介于原始态和780℃/3 h热处理之间.高温拉伸断裂位置均位于母材区域,650℃拉伸断口微观形貌呈韧性断裂特征,断口存在较多浅而小的韧窝.     

Mikrostrukturelle,mechanische und korrosive Eigenschaften reibrührgeschweißter Stumpfnähte in Aluminiumlegierungen

Microstructural, mechanical and corrosive properties of friction stir welded aluminium joints Friction stir welding (FSW) is a novel solid state welding process. It allows joining of high strength aluminum alloys, generally considered as difficult-to-weld with conventional technologies, without loss in joint strength. Results of investigations on selfmade FSW butt joints of the aluminum alloys 2024-T3 and 6013-T4 are presented. First, the microstructure of the weld seam and heat affected zone is characterised metallographically and by hardness measurements. By tensile, fatigue endurance (SN) and fatigue crack propagation tests it is demonstrated, that especially the FSW-joints of 2024–T3 sustain high mechanical loadings. Investigations on the corrosion properties reveal a certain sensitivity of the 2024-T3 joints to intergranular and exfoliation corrosion.     

Comparison of fatigue properties between friction stir welds and TIG welds

对比分析了搅拌摩擦和氩弧焊两种工艺方法对铝合金焊接接头疲劳性能的影响,建立了焊接接头的S-N曲线,结果表明：在相同的载荷条件下,搅拌磨擦焊接接头的疲劳性能优于氩弧焊接头。搅拌摩擦焊接头疲劳寿命N=106次的疲劳强度值约为59~65MPa之间。对焊接接头显微组织的分析表明：搅拌摩擦焊接接头具有比氩弧焊接头更为细小的晶粒和狭窄的焊接热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能。TIG焊接接头疲劳端口分析显示,焊接缺陷是主要的疲劳裂纹源。     

焊接速度对 7A52 铝合金 FSW 组织及力学性能的影响

目的在保证搅拌速度一定时,针对8 mm厚的7A52铝合金,在不同焊接速度下采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。方法利用搅拌摩擦焊机进行对接焊接,焊后制取金相试样观察焊接接头宏观形貌和显微组织,并测定其力学性能。结果7A52铝合金FSW焊接接头焊核区的面积随着焊接速度的增大而增大,当焊接速度为250mm/min时,焊接接头的焊核区面积最大,焊核区的显微组织都为细小的等轴晶,焊接接头横截面的焊核区呈明显"洋葱环"的形貌,而热力影响区的结构特征则呈现出了较高的塑性变形流线层。焊接接头显微硬度分布都呈现出"W"形变化,在焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的平均抗拉强度能达到452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%。结论通过对不同焊接速度下7A52铝合金FSW焊接接头的组织和性能进行研究,得到了不同焊接速度下焊接接头组织和力学性能。     

Microstructure and Mechanical Properties of Pulse MIG Welded 6061/A356 Aluminum Alloy Dissimilar Butt Joints

The microstructure and mechanical properties of pulse metal inert-gas(MIG) welded dissimilar joints between 4 mm thick wrought 6061-T6 and cast A356-T6 aluminum alloy plates were investigated. The tensile strength of the joints reached 235 MPa, which is 83% of that of 6061 aluminum alloy, and then decreased with the increase of travel speed while keeping other welding parameters constant. The microstructure, composition and fractography of joints were examined by the optical microscopy(OM),scanning electron microscopy(SEM) and electron probe microanalysis(EPMA). Grain boundary liquation and segregation occurred in the partially melted zone(PMZ) on 6061 aluminum alloy side, and brittle Fe-rich phases were observed in partially melted zone on A356 aluminum alloy side. The minimum microhardness appeared in heat-affected zone(HAZ) near A356 aluminum alloy substrate. The samples during tensile test failed mainly in PMZ and HAZ on A356 aluminum alloy side through mixed fracture mode with quasi cleavage and dimples on fracture surface.     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸行为研究

目的 研究5083铝合金搅拌摩擦焊接（FSW）的组织、力学性能和拉伸应变,分析接头的拉伸行为。方法 采用数码相机、光学显微镜、电子扫描显微镜等表征分析方法,对焊缝的表面宏观成形、微观组织、断口形貌进行分析;利用拉伸机、三维数字动态散斑应变测量分析系统和显微维氏硬度计对接头的力学性能和拉伸应变进行测试。结果 不同焊接工艺参数下FSW接头的最低抗拉强度为305 MPa,断后延伸率达到了14%以上;焊核区拉伸应变沿板厚方向呈现上高下低和上宽下窄的不均匀梯度分布,发生了较大程度的变形强化,直到拉伸应力达到抗拉强度。断裂失效前300/120接头的最大拉伸应变在晶粒粗大的母材区,500/120和500/200接头的最大拉伸应变则位于晶粒尺寸差异较大的后退侧焊核区与热力影响区交界处。接头拉伸断口宏观上均为45°剪切韧性断裂,微观上均以韧窝韧性断裂为主,而高热输入500/120接头出现脆性断裂特征,其延伸率明显降低。结论 高热力耦合输入使铝合金FSW接头薄弱区发生转变,强韧性降低。     

2219铝合金TIG和FSW接头力学及疲劳性能

目的 研究钨极氩弧焊(TIG)和搅拌摩擦焊(FSW)对2219铝合金(母材)力学及疲劳性能的影响。方法 通过拉伸试验,得到了母材、TIG和FSW接头的抗拉强度和伸长率;通过疲劳性能试验测试了母材、TIG和FSW接头在不同应力下相应的疲劳寿命,根据疲劳试验结果绘制了其试样的S-N曲线;使用扫描电子显微镜观察并分析了疲劳断口的形貌特征。结果 未焊接的铝合金母材抗拉强度和伸长率最高,分别为506 MPa和15.92%;TIG接头抗拉强度和伸长率分别为330 MPa和7.65%,FSW接头抗拉强度和伸长率分别为310 MPa和8.74%。母材、TIG和FSW接头等3种疲劳试样在2×10⁶次循环下的疲劳强度分别为129、108、115 MPa,其疲劳断口均可分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬间断裂区,疲劳裂纹分别起始于试样表面的局部变形区、第二相夹杂物和“吻接”缺陷。疲劳裂纹扩展区的主要形貌为疲劳辉纹和二次裂纹,瞬间断裂区以脆性断裂为主。结论 TIG和FSW等2种焊接工艺均导致了2219铝合金的强度、塑韧性和疲劳性能降低,其接头表面的第二相夹杂物和“吻接”缺陷促进了疲劳裂纹的萌生。     

Fatigue experimental analysis and numerical simulation of FSW joints for 2219 Al–Cu alloy

Fatigue properties of friction stir welding (FSW) butt joints for Al–Cu alloy 2219‐T6 were investigated by experimental analysis and numerical simulation. Microstructure characteristics of FSW butt joints for 2219 aluminium alloy were studied during different fatigue stages. Micro hardness values and grain sizes across the FSW joint at different cycles were measured to study the fatigue properties of the joint. Local mechanical performances of the FSW butt joints were investigated based on the micro tensile tests. Fatigue parameters of different regions in the FSW joints were obtained from the four‐point‐correlation method. The local stress and strain response of the FSW joints were obtained based on mechanical performances of the micro tension specimens. The comparison results between simulation and tests analysis show that the built finite element model is effective for estimating the weak areas for FSW joints.     

搅拌摩擦与氩弧焊铝合金接头疲劳性能的比较

建立了铝合金焊接接头的S-N曲线,对比分析了搅拌摩擦和氩弧焊两种工艺对其焊接接头疲劳性能的影响,结果表明:在载荷相同的条件下,铝合金搅拌磨擦焊接接头的疲劳性能优于氩弧焊接头,搅拌摩擦焊接头的疲劳寿命N=106次的疲劳强度为59-65 MPa,搅拌摩擦焊接接头具有比氩弧焊接头更为细小的晶粒和狭窄的焊接热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能,铝合金焊接接头的缺陷是主要的疲劳裂纹源.